123(07081第一二三章)习题卡答案

第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 1 1 1 填空题： 1机械是 机器 和 机构 的总称。 机械原理 课程 的研究内容 是 有关机械的基本理论问题 。 2各种机构都是用来 传递与变换运动和力的可动 的装置。 如： 齿轮 机构、 连杆 机构、 凸轮 机构等。 3 凡用来完成有用功 的机器是工作机。 如： 机床 、 起重机 、 纺织机 等。 凡将其它形式 的能量转换为机械能 的机器是原动机。 如： 电动机 、 蒸气机 、 内燃机 等。 4 在机器中， 零件是 制造 的单元 ，构件是 运动 的单元。 5机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由 多个零件 装配 成的刚性结构。在机械原理课程中，我们将 构件 作为研究的基本单元。 6 两 个 构件 直接 接触 形成的 可动 联接称为运动副。 7 面 接触 的运动副称为低副，如 移动副 、 转动副 等。 点或面 接触 的运动副称为高副，如 凸轮副 、 齿轮副 等。 8 构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统 是运动链，若 组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统 称为闭链 ，若 未构成首尾封闭的系统 称为开链。 9在运动链中，如果 将其中一个构件固定而成为机架 ， 则该运动链便成为机构。 10平面机构是 指组成机构的各个构件均在 同一个 平面上 运动 。 11在平面机构中，平面低副提供 2 个约束，平面高副提供 1 个约束。 12 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目 称为机构的自由度。 13机构具有确定运动的条件是 机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目 。 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 2 1 2 试画出图示平面机构的 机构示意 图，并计算自由度 （步骤： 1）列出完整公式， 2）带入数据， 3）写出结果） 。其中： 图 a) 唧筒机构用于水井的半自动汲水机构。图中水管 4 直通水下， 当 使用者来 回摆动手柄 2 时 ，活塞 3 将 上下移动，从而汲出井水。 解： 自由度计算： 画出 机构示意图： n= 3 4 0 p= 0 F= 0 F=3n (2p ) F = 3 3 （ 2 4 0 0） 0 = 1 图 b) 缝纫机针杆机构 原动件 1 绕铰链 A 作 整周转动，使得滑块 2 沿滑槽滑动 ， 同时针杆 作 上下移动 ，完成缝线动作 。 解： 自由度计算 ： 画出 机构示意图： n= 3 4 0 p= 0 F= 0 F=3n (2p ) F = 3 3 (2 4 0 0) 0 = 1 观察方向 3 2 4 1 4 3 2 1 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 3 1 3 试绘出图 a)所示偏心回转油泵机构的运动简图 (各部分尺寸由图中直接量取 )。图中偏心轮 1 绕固定轴心 A 转动，外环 2 上的叶片 a 在可绕轴心 c 转动的圆柱 3中滑动，将低压油从右湍吸入，高压油从左端排出。 解： 1) 选 取适当比例尺 l， 绘制机构运动简图 (见图 b) 2) 分析 机构 是否 具 有确定运动 n= 3 4 0 p= 0 F= 0 F=3n (2p ) F =3 3 (2 4 0 0) 0 = 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 想一想： 通过对本油泵机构运动简图的绘 制，你对机构运动简图的作用和优点有 何进一步的认识 ? b) l= 1 mm/ C B 1 3 2 4 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 4 1 4 图 床。图中绕固定轴心 A 转动的菱形盘 1为原动件，其与滑块 2 在 B 点铰接，通过滑块 2 推动拨叉 3 绕固定轴心 C 转动，而拨叉 3与圆盘 4 为同一构件。当圆盘 4 转动时，通过连杆 5 使冲头 6 实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。 解： 1) 选 取适当比例尺 l，绘制机构运动简图 (见图 b) 2) 分析机构是否具有确定运动 n= 5 7 0 p= 0 F= 0 F=3n (2p ) F = 3 5 (2 7 0 0) 0 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有 确定运动 想一想 1如何判断菱形盘 1 和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗 ? 2 为了使冲头 6 得到上下运动，只要有机构 可，为什还要引入机构 (可在 学过第三章后再来想想 ) b) l= 1 mm/ 3 (4) 2 1 6 7 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 5 1 5 图 a)所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮 1 输入，使轴 A 连续回转 ;而固装在轴 A 上的凸轮 2 与杠杆 3 组成的凸 轮机构使冲头 4 上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解 1) 选 取适当比例尺 l，绘制机构运动简图 (见图 b) 2) 分析是否能实现设计意图 n= 3 4 1 p= 0 F= 0 F=3n (2p ) F =3 5 (2 7 0 0) 0 = 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 能否实现设计意图？ 不能 3) 提出修改方案 （ 图 c） c) 想一 想： 1 通过本题你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会 ? 2 计算机构自由度的目的是什么 ? 3 当机构的自由度小于 1 时，可通过哪些途径来增加自由度 ?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？ b) l= 1 mm/ 5 3 2 b2 p 1 1 4 5 3 2 1 1 4 3 2 1 1 A 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 6 计算 1 各 机构的自由度。 1 6 1） 按传动顺序 用数字 1、 2、 3 在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并 机构 判断有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 8 10 2 p= 0 F= 1 F=3n (2p ) F =3 8 (2 10 2 0) 1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有 确定运动 1 7 1） 按传动顺序 用数字 1、 2、 3 在图 示 机构 上 给 构件 编号 。 2）计算自由度，并判断 机构 有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 8 10 2 p= 1 F= 1 F=3n (2p ) F =3 8 (2 10 2 1) 1= 2 机构原动件数目 2 机构有无确定运动？ 有确定运动 编号暂略 复合铰链 局部自由度 编号暂略 虚约束 局部自由度 虚约束 复合铰链 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 7 1 8 1）按传动顺序 用数字 1、 2、 3 在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断 机构 有无确定运动： 在图中指明： 复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 10 13 2 p= 0 F= 1 F=3n (2p ) F =3 10 (2 13 2 0) 1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 1 9 1）按传动顺序 用数字 1、 2、 3 在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断 机构 有无确定运动： 在图中指明： 复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 10 14 1 p= 1 F= 1 F=3n (2p ) F =3 10 (2 14 1 1) 1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 冲压机机构 复合铰链 局部自由度 编号暂略 编号暂略 复合铰链 虚约束 局部自由度 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 8 计算下列机构的自由度，并判断机构级别。 1 10 1） 按传动顺序 用数字 1、 2、 3 在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断有无确定运动： 在图中 指明 复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 9 13 0 p= 0 F= 0 F=3n (2p ) F =3 9 (2 13 0 0) 0= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 3）杆组拆分，并判断机构级别： （从远离原动件的方向开始拆分） 可见，该机构为 级机构。 复合 铰链 编号暂略 杆组 I 级杆组 杆组 杆组 杆组 第一章 绪论 第二章 机构的 结构分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 9 1 11 1） 按传动顺序 用数字 1、 2、 3 在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度 ， 并判断有无确定运动： 请在图中指明： 复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 7 10 0 p= 0 F= 0 F=3n (2p ) F =3 7 (2 10 0 0) 0= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 3）杆组拆分 ，并判断机构级别： （ 从远离原动件的方向开始拆分 ） 可见，该机构为 级机构。 I 级 杆组 杆组 杆组 杆组 复合 铰链 编号暂略 第二章 平面机构 的 运动分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 10 2 填空题： 1 速度瞬心是两刚体上 瞬时速度相等 的重合点。 2 若 瞬心的绝对速度为零 ，则该瞬心称为绝对瞬心； 若 瞬心的绝对速度不为零 ，则该瞬心称为相对瞬心。 3 当两个构件组成移动副时，其瞬心位于 垂直于导路方向的无穷远 处。当两构件 组成 高副时， 两个高副元素作纯滚动，则 其瞬心就在 接触点处 ；若两个高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在 过接触点两高副元素的公法线上 。 4 当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用 三心定理 来求。 5 3 个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心，这几个瞬心必定位于 一条直线 上。 6 机构瞬心的数目 K 与机构的构件数 N 的关系是 K N(N 1)/2 。 7 铰链四杆机构共有 6 个速度瞬心，其中 3 个是绝对瞬心 。 8 速度比例尺 表示图上 每单位长度所代表的速度大小 ，单位为： (m/s)/ 加速度比例尺 单位长度所代表的加速度大小 ，单位为 (m/ 9 速度影像的相似原理只能应用于 构件 ，而不能应用于 整个机构 。 10 在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为 平 动，牵连运动为 转 动时 （以上两空格填转动或平动） ，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为 2相 对速度牵连角速度 ；方向为 相对速度沿牵连角速度的方向转第二章 平面机构 的 运动分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 11 过 90 之后的方向 。 2 2 试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置 (用符号。 1 2 3 4 B C D A 12 2 3 4 90 A B 1 C 14（ 24) 2 B 4 A 1 34 14 2 3 4 B C A 23（ 14 第二章 平面机构 的 运动分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 12 2 3 在图 a 所示的四杆机构中， 0mm,0202=10s，试用瞬心法求： 1）当 165 时，点 C 的速度 2）当 165 时， 构件 3 的 上速度最小的一点 E 的位置及速度的大小 ； 3）当 0 时， 角之值（有两个解）； 解： 1）以选定的比例尺 l 作机构运动简图（图b）。 2）求 出瞬心 位置 （图 b） 334 13l =3 4 1 32 3 1 3B 0 60 58 383 3 174=418(mm/s) 3） 定出构件 3的 上 速度最小的点 313l 52 3 =374(mm/s) 4）定出 0时机构的两个位置（作于图 c），量出： 1 45 2 27 想一想： 构件 3）上点的速度，首先需要定出该构件的何种瞬心？ 构件 3）上某点的速度为零，则该点一定就是它的什么瞬心？ 1 2 3 4 A B C D 2 a) l=mm c) 1 A 22 13) 13) 2 1 D B C l=mm b) 1 2 3 4 A D =165 2 23 14 第二章 平面机构 的 运动分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 13 2 4 在图示 摆动导杆 机构中， 90， 020柄 等角速度 1=30s 转动。请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图，试用相对运动图解法求构件 3 的角速度和角加速度。 解 ： 取长度比例尺 作机构运动简图 1 0 60=1800mm/s=s 12 02 60=54m/ 2 3 2B B B Bv v vv v 大小： ？ 1 ？ 1 6s，顺时针 3 3 2 3 2 3 2n t k B B B B Ba a a a a v v v v B C B A C B 小： 32？ 12 2 2? V0.1 p 14 1 1 C B 2 3 A p b3 b2 A c 第二章 平面机构 的 运动分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 14 1 210时针 (注： 1和 1计算过程略 ) 2 5 图示的各机构中，设已知各构件的尺寸，原动件 1 以等角速度 1顺时针方向转动。试用图解法求机构在图示位置时构件 3 上 C 点的速度及加速度 (列出相对运动图解法矢量公式，进行大小、方向分析，最后将下面的速度矢量图和加速度矢量图补充完整。 ) 上图中，C B C Bv v vv v vn t n B C B C Ba a a a a v v v v 方向： C D B A C B 小： ？ 1 ？ 大小： ？ 12 ？ 有： ， 3=0， 2= aC t=1.5 2 1 b B 2 1 4 D 3 A C p（ c） b 2 C 3 4 A B 1 b(p()( 3)( 3 c 第二章 平面机构 的 运动分析 专业： 学号： 姓名： 机械原理习题卡 15 3 3 2 3 2C B C B C C Cv v v v v v v v v ? 小： ？ 1 ？ 0 ? 3 3 3 2 3 2 3 2n t k C B C B C C C C Ca a a a a a a v v v v ? B A C B 小： ？ 12 32 ？ 0 2 3 ? 有： 1 2 6 已知：在图示机构中， l，且构件 1 以 1 匀速转动。 于水平位置 用相对运动图解法求 3， 3 （ a 可任意选择